船舶自动化电站履约补差课件.ppt

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自自动动化化电电站站青岛远洋船员职业学院青岛远洋船员职业学院电气教研室电气教研室船舶电站自动化船舶电站自动化第一节第一节船舶电站自动化概述船舶电站自动化概述船舶电站自动化装置的发展，经历了从六十年代采用继电船舶电站自动化装置的发展，经历了从六十年代采用继电器控制技术及其后来的晶体管分立元件控制技术到七十年代的器控制技术及其后来的晶体管分立元件控制技术到七十年代的小规模集成电路及其后来的中大规模集成数字、模拟电路控制小规模集成电路及其后来的中大规模集成数字、模拟电路控制技术，至八十年代的微处理机控制技术，九十年代的技术，至八十年代的微处理机控制技术，九十年代的PLCPLC控制控制技术。

技术。

进入八十年代世界各国都先后研制由单板机或单片机组成进入八十年代世界各国都先后研制由单板机或单片机组成的微机控制系统，由于船舶机舱环境的恶劣，使微机控制系统的微机控制系统，由于船舶机舱环境的恶劣，使微机控制系统在防电磁干扰上或多或少存在一些问题。

在防电磁干扰上或多或少存在一些问题。

九十年代九十年代PLCPLC控制系统的可靠性已为世人所共识，其产品的控制系统的可靠性已为世人所共识，其产品的通用性、仅需少量备件且易在世界各地购置而得到广大客户的通用性、仅需少量备件且易在世界各地购置而得到广大客户的青睐，青睐，SIEMENSSIEMENS公司于九十年代初首先在机舱自动化中采用了通公司于九十年代初首先在机舱自动化中采用了通用性的用性的PLCPLC作为控制核心器件，至目前作为控制核心器件，至目前PLCPLC控制的电站、主机遥控制的电站、主机遥控、集中监测报警等系统也已不断地更新换代。

控、集中监测报警等系统也已不断地更新换代。

作为电站的重要内容之一的作为电站的重要内容之一的自动电压调节自动电压调节，除早期系统外，现在一般，除早期系统外，现在一般均未包含在自动电力管理（自动化电站）系统中。

这是因为调压装置是由均未包含在自动电力管理（自动化电站）系统中。

这是因为调压装置是由发电机制造厂家配套生产的，是属于发电机的一部分，通常安装在发电机发电机制造厂家配套生产的，是属于发电机的一部分，通常安装在发电机上，对于电子调节装置部分一般安装在发电机控制屏内。

发电机制造厂家上，对于电子调节装置部分一般安装在发电机控制屏内。

发电机制造厂家已保证发电机电压及并联运行时无功分配问题均得到令人满意的程度，通已保证发电机电压及并联运行时无功分配问题均得到令人满意的程度，通常无需再作进一步的调整。

常无需再作进一步的调整。

自动电力管理系统功能大致有：

自动电力管理系统功能大致有：

1.1.发电机组停机状态下的预润滑发电机组停机状态下的预润滑2.2.发电机组的自动起动控制发电机组的自动起动控制3.3.发电机组的自动并车操作发电机组的自动并车操作4.4.并联运行中功率的自动分配、转移与电网频率的自动调整并联运行中功率的自动分配、转移与电网频率的自动调整5.5.取决于负荷大小的发电机组运行台数管理取决于负荷大小的发电机组运行台数管理6.6.大功率负荷投入管理大功率负荷投入管理7.7.发电机组机、电故障的自动处理与报警发电机组机、电故障的自动处理与报警8.8.发电机组自动、故障状态下解列、停机控制发电机组自动、故障状态下解列、停机控制9.9.发电机的保护发电机的保护10.10.运行状态显示及故障监视运行状态显示及故障监视11.11.运行中系统给定参数的监视与修改运行中系统给定参数的监视与修改第二节第二节自动电力管理系统的结构、组成及种类自动电力管理系统的结构、组成及种类一一.数字数字模拟集成电路构成的自动电力管理系统模拟集成电路构成的自动电力管理系统基于可靠性、灵活性及在控制系统局部发生故障时，从能最大限度保留自动控基于可靠性、灵活性及在控制系统局部发生故障时，从能最大限度保留自动控制功能等情况出发，世界各生产厂家大多是朝着模块化方向发展着的，随着模制功能等情况出发，世界各生产厂家大多是朝着模块化方向发展着的，随着模块与模块间连接的构思不同，大致可分成两种类型的结构组成形式。

块与模块间连接的构思不同，大致可分成两种类型的结构组成形式。

1.1.采用总体控制方式采用总体控制方式总体控制单元相当于人总体控制单元相当于人的的“大脑大脑”，把来自各，把来自各台发电机组的机、电信台发电机组的机、电信息及主开关、汇流排与息及主开关、汇流排与各大用户的必要信息给各大用户的必要信息给以综合分析、判断，然以综合分析、判断，然后发布相应命令，确保后发布相应命令，确保电力系统安全、可靠且电力系统安全、可靠且经济运行，保证供电质经济运行，保证供电质量量由图可见总体控制单元与各子单元间是直接联系的，而各子单元间是互不相连。

由图可见总体控制单元与各子单元间是直接联系的，而各子单元间是互不相连。

.柴油发电机组的起、停控制器柴油发电机组的起、停控制器每台机组各一套对柴油机组进行自动起动、自动停机与应急自动停机逻辑控制每台机组各一套对柴油机组进行自动起动、自动停机与应急自动停机逻辑控制操作。

因此某一套控制器发生故障，那末只影响该台机组，对其它机组无任何操作。

因此某一套控制器发生故障，那末只影响该台机组，对其它机组无任何干扰。

干扰。

.并联运行控制器并联运行控制器是由自动并车装置与频载调节器组成。

通常自动并车装置整个系统只需一套是由自动并车装置与频载调节器组成。

通常自动并车装置整个系统只需一套即可，频载调节器是每台机组各需一套。

早期这两个装置是各自独立成体，即可，频载调节器是每台机组各需一套。

早期这两个装置是各自独立成体，以后大多数厂家已将这二个装置合并成一个整体形式问世。

并联运行控制器以后大多数厂家已将这二个装置合并成一个整体形式问世。

并联运行控制器进行将待并机组自动投入电网及并网后执行恒频与负荷分配操作。

进行将待并机组自动投入电网及并网后执行恒频与负荷分配操作。

.发电机组监视与电网监视器发电机组监视与电网监视器是作为安全系统，监视电网电压、频率及机组的水温、油压等机、电参数是是作为安全系统，监视电网电压、频率及机组的水温、油压等机、电参数是否低于或超过允许值，供总体控制单元鉴别故障机组、起动备用机组投网并否低于或超过允许值，供总体控制单元鉴别故障机组、起动备用机组投网并使故障机组脱离船舶电网，保证电网供电的连续性。

使故障机组脱离船舶电网，保证电网供电的连续性。

.汇流排监测汇流排监测是测量汇流排即电网的电压、电流等电气参数，供总体控制单元计算与判断电是测量汇流排即电网的电压、电流等电气参数，供总体控制单元计算与判断电网的功率余量，以决定起动备用机组投入电网还是解列一台多余在网机组。

网的功率余量，以决定起动备用机组投入电网还是解列一台多余在网机组。

.备用机组准备工作单元备用机组准备工作单元每台柴油机组一套装置，机组处于停机状态时控制周期性预润滑系统。

每台柴油机组一套装置，机组处于停机状态时控制周期性预润滑系统。

.重要负荷自动分级重合闸重要负荷自动分级重合闸当运行机组发生严重机、电故障时会导致发电机组跳闸，电网将出现短暂断当运行机组发生严重机、电故障时会导致发电机组跳闸，电网将出现短暂断电状态，在电网自动恢复供电后，为了迅速地恢复整个电力系统的正常运行，电状态，在电网自动恢复供电后，为了迅速地恢复整个电力系统的正常运行，在自动电力管理系统中可设置这一环节，主要用于控制为主机运行服务的各在自动电力管理系统中可设置这一环节，主要用于控制为主机运行服务的各种辅机与舵机、冰机及其它各类泵浦等设备的再启动，分级起动目的是为了种辅机与舵机、冰机及其它各类泵浦等设备的再启动，分级起动目的是为了防止众多设备同时起动时的冲击电流可能会再次形成发电机假性短路而导致防止众多设备同时起动时的冲击电流可能会再次形成发电机假性短路而导致主开关跳闸，分级起动顺序按负荷的相对重要性排列，每一级起动之间的间主开关跳闸，分级起动顺序按负荷的相对重要性排列，每一级起动之间的间隔时间约为隔时间约为4848秒。

秒。

.重载询问装置重载询问装置即对大功率负荷投入时进行管理。

当电网功率富裕量充足时大负荷可直接即对大功率负荷投入时进行管理。

当电网功率富裕量充足时大负荷可直接投入，当电网功率余量不富裕时需待备用机组起动投入电网并联运行后，投入，当电网功率余量不富裕时需待备用机组起动投入电网并联运行后，才允许大负荷起动。

才允许大负荷起动。

2.2.积木块式积木块式.自动起动自动起动停车装置停车装置作为安全系统监视电网电压和频率是否低于和超过允许值，作为安全系统监视电网电压和频率是否低于和超过允许值，鉴别故障机组并使其脱离船舶电网，保证电网的继续供电，电鉴别故障机组并使其脱离船舶电网，保证电网的继续供电，电网断电后电网监视器也有自动恢复供电的功能。

网断电后电网监视器也有自动恢复供电的功能。

积木块式自动化电站主要由五种（或四种）功能块组成积木块式自动化电站主要由五种（或四种）功能块组成控制柴油机的起动（保证柴油机起动所需的润滑、起动空气控制柴油机的起动（保证柴油机起动所需的润滑、起动空气和燃油等），监视柴油机运行中的所有重要运行参数。

当其和燃油等），监视柴油机运行中的所有重要运行参数。

当其参数超过规定极限时柴油机则立即或延迟（参数超过规定极限时柴油机则立即或延迟（33分钟）停车。

因分钟）停车。

因此本装置也是一个安全保护系统。

此本装置也是一个安全保护系统。

.并车装置并车装置建立和检查发电机并入主汇流排的条件，执行并车功能。

建立和检查发电机并入主汇流排的条件，执行并车功能。

.电网监视器电网监视器这些功能块是以独立装置或模块形式出现的，主这些功能块是以独立装置或模块形式出现的，主要是应用具有一定程度的集成功能块的模拟技术和数要是应用具有一定程度的集成功能块的模拟技术和数字技术实现的。

字技术实现的。

大多厂家如前所述已将并车装置与功率分配器合大多厂家如前所述已将并车装置与功率分配器合并成一个独立的并联运行控制器出现，故而系统就由并成一个独立的并联运行控制器出现，故而系统就由四个功能块组成。

四个功能块组成。

.功率分配器功率分配器使运行中的柴油发电机组均匀地承担负荷，需使运行中的柴油发电机组均匀地承担负荷，需要时也可实现频率调节。

要时也可实现频率调节。

.负荷控制器负荷控制器保证机组运行在经济工况下，也就是使运行机保证机组运行在经济工况下，也就是使运行机组的台数与电站的负荷量相适应。

组的台数与电站的负荷量相适应。

二二.基于微机或基于微机或PLCPLC控制的自动电力管理系统控制的自动电力管理系统1.1.由一套微机控制的系统结构由一套微机控制的系统结构DODO数字量输出单元数字量输出单元DIDI数字量输入单元数字量输入单元AIAI模拟量输入变换器模拟量输入变换器SETSET设定器设定器INTINT中断输入单元中断输入单元DISPDISP显示单元显示单元DSIDSI数字量调节输入单元数字量调节输入单元检测元件检测元件功率变换器功率变换器WW；频率变；频率变换器换器ff；脉动电压检测器；电压、电；脉动电压检测器；电压、电流测量等。

流测量等。

执行机构执行机构自动空气开关自动空气开关ACBACB、MCBMCB；继电器；伺服马达等。

；继电器；伺服马达等。

该系统将来自检测元件的电站所该系统将来自检测元件的电站所需的控制信息，经需的控制信息，经DIDI、AIAI送入送入RAMRAM中，中，然后根据存放在然后根据存放在ROMROM中的设计人员编中的设计人员编制的控制程序进行运算（算术或逻辑）制的控制程序进行运算（算术或逻辑），运算结果或存放在，运算结果或存放在RAMRAM中或直接刷中或直接刷新新DODO，最后按时分原则由，最后按时分原则由DODO单元输出单元输出至控制系统的执行机构，实现对船舶至控制系统的执行机构，实现对船舶电站的控制。

电站的控制。

PLCPLC主要承担发电机组起、停控制，机组故障处理，调主要承担发电机组起、停控制，机组故障处理，调频，并联运行控制，机组运行台数及大功率负荷投入管理等频，并联运行控制，机组运行台数及大功率负荷投入管理等任务。

任务。

信号处理板信号处理板